凍藏溫度對瑪咖塊根采后品質(zhì)的影響

涂行浩，鄭華，張弘*，徐涓，張雯雯

（1.中國林業(yè)科學研究院資源昆蟲研究所，云南昆明650224；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所，廣東湛江524091）

凍藏溫度對瑪咖塊根采后品質(zhì)的影響

涂行浩1，2，鄭華1，張弘*1，徐涓1，張雯雯1

（1.中國林業(yè)科學研究院資源昆蟲研究所，云南昆明650224；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所，廣東湛江524091）

為研究瑪咖塊根采后不同凍藏溫度條件下功能營養(yǎng)成分的變化規(guī)律，以及確定瑪咖塊根適宜的凍藏溫度條件，對不同凍藏溫度（-5、-10、-20℃）下瑪咖塊根部分理化指標以及質(zhì)構(gòu)特性的變化進行了測定。結(jié)果表明，隨著凍藏溫度的降低，瑪咖塊根品質(zhì)下降速率緩慢，-5℃凍藏下瑪咖塊根營養(yǎng)成分及功效成分損失率明顯高于-10℃以及-20℃凍藏的瑪咖塊根。TPA（質(zhì)構(gòu)分析）結(jié)果表明，瑪咖塊根的硬度、耐嚼性以及回復性隨著凍藏時間的延長均呈下降趨勢，且凍藏溫度越低，越有利于瑪咖塊根質(zhì)構(gòu)特性的維持。采用普通家庭冰箱的冷凍室（-20℃）凍藏能夠較大限度地保持瑪咖塊根的品質(zhì)。

瑪咖；凍藏；品質(zhì)；芥子油苷

瑪咖（Lepidium meyenii Walper.）原產(chǎn)于秘魯海拔3 500 m以上安第斯高寒山區(qū)，是一種珍稀的藥食兩用植物，含有多種對人體有益的活性成分，且無毒、食用安全，目前已在云南、新疆等地引種成功，形成了一定的規(guī)模和產(chǎn)量［1-3］。鮮瑪咖塊根收獲后易霉變腐爛，難以貯藏，加之收獲季節(jié)較集中，造成全年原料供應不平衡。冷凍保藏能保持果蔬原有的色澤、風味和營養(yǎng)價值，目前已有冬棗［4］、桑葚［5］、沙棘［6］、楊梅［7］、草莓［8］、西蘭花［9］等果蔬的冷凍貯藏研究報道?，斂ё鳛橐环N經(jīng)濟價值非常高的藥食兩用植物，國內(nèi)外目前的研究主要集中于生物學特性以及生物活性等方面［10-12］，對于瑪咖塊根采收后長期凍藏方面的研究，尤其是冷凍溫度對瑪咖塊根營養(yǎng)及功能成分的影響還未見報道。本研究中將采收后的新鮮瑪咖塊根置于-5、-10、-20℃的冰箱中貯藏，測定瑪咖塊根在冷凍貯藏過程中生理及營養(yǎng)品質(zhì)指標變化趨勢，評價凍藏對其采后品質(zhì)的影響，為瑪咖塊根凍藏技術及后期的加工提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

供試鮮瑪咖塊根，由中國林業(yè)科學院資源昆蟲研究所滇中高原試驗站提供。黑芥子硫苷酸鉀（sinigrin），純度≥99.0%，購于Sigma公司；考馬斯亮藍G-250、丙酮、磷酸氫二鈉、檸檬酸、抗壞血酸、2，6-二氯靛酚鈉，均為分析純，購于國藥集團化學試劑有限公司。

1.2儀器與設備

BCD-539WT雙開門冰箱，青島海爾股份有限公司制造；DU800型紫外-可見光分光光度計，美國貝克曼庫爾特有限公司制造；MM400型冷凍混合球磨儀，德國RETSCH公司制造；AB204-S精密型電子天平，HR83-P型快速鹵素水分測定儀，梅特勒-托利多（中國）有限公司制造；Z323K通用型高速冷凍離心機，德國HERMIE公司制造；DYQ-401B參茸中藥切片機，瑞安市永歷制藥機械有限公司制造；NAR-1T阿貝折光儀，日本ATAGO（愛拓）中國分公司制造；Christ Epsilon 1-4型冷凍干燥機，德國Christ公司制造；移液槍，Eppendorf中國有限公司制造；Apresys 179A-TH溫濕度記錄儀，艾普瑞（上海）精密光電有限公司制造；TMS-PRO物性分析儀，美國FTC有限公司制造。

1.3實驗方法

瑪咖塊根采收后，選取新鮮、無機械傷、大小均勻的瑪咖塊根，經(jīng)清洗、晾干，用聚乙烯保鮮袋包裝，分別放置于-5、-10℃以及-20℃冰箱中進行凍藏（相對濕度為90%～100%）。每隔30 d取一次樣測定一次生理及營養(yǎng)品質(zhì)指標。每組實驗重復3次。

1.4檢測指標及測定方法

1.4.1汁液損失率的測定汁液損失率測定采用稱重法，汁液損失率

式（1）中，m1表示損失質(zhì)量，m表示瑪咖塊根原質(zhì)量。1.4.2黑芥子酶活性的測定黑芥子酶活的測定參考張蕾［13］等人的方法：取瑪咖塊根樣品1 g，加提取緩沖溶液6 mL，用冷凍混合球磨儀研磨，4℃條件下、10 000 r/min離心15 min，回收上清液測定酶液酶活。

1.4.3營養(yǎng)成分測定芥子油苷含量采用氯化鈀法測定［5］；生物堿含量采用酸性染料比色法測定［11］；可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍法［14］測定?？扇苄怨绦挝锊捎檬殖终酃鈨x測定；取瑪咖塊根汁用阿貝折光儀測量其質(zhì)量分數(shù)，測量3次取平均值；褐變值［15］測定：稱取瑪咖塊根樣品10 g，冰浴條件下研磨勻漿，加10倍（質(zhì)量比）預冷的蒸餾水，于低溫下勻漿2 min，5 000 r/min離心15 min，吸取上清液，以蒸餾水為空白對照，在410 nm波長處比色測定上清液OD值，以吸光度乘以10表示褐變度，褐變值

總酚的測定參照Pirie等［15］的方法并作適當修改：2 g瑪咖塊根組織用20 mL預冷的體積分數(shù)1%酸甲醇溶液充分研磨提取，于4℃、12 000 r/min離心10 min，上清液直接用于比色，樣品重復3次，以每克鮮質(zhì)量瑪咖塊根組織的OD280值表示1 U酚類物質(zhì)。

1.4.4質(zhì)構(gòu)測定使用打孔器取樣，樣品直徑12 mm，高10 mm。采用質(zhì)地多面剖析（TPA）模式進行測試。測試條件如下：直徑為25 mm的平底柱形探頭，探頭下行速度1 mm/s，壓縮程度50%，停留間隔時間5 s，觸發(fā)值為0.2 N，環(huán)境溫度16～20℃［16］。每個樣品測9次，取平均值。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel軟件進行統(tǒng)計分析，所得數(shù)據(jù)為3次平均值，結(jié)果采用平均值±偏差表示（x±s）；各指標在不同凍藏溫度下隨貯藏時間變化趨勢圖通過Origin 8.0軟件繪制，采用SPSS 13.0進行方差分析，利用最小差異性檢驗（Least-Significant Difference，LSD）、鄧肯式多重比較法進行差異性分析（P＜0.05）。

2　結(jié)果與分析

2.1凍藏溫度對瑪咖塊根質(zhì)量損失率、相對電導率的影響

采收后的瑪咖塊根含水率較高，在自然條件下貯藏，其質(zhì)量損失率變化明顯。質(zhì)量損失率不僅反映凍藏效果的好壞，而且是衡量凍藏條件的重要指標之一。在凍藏過程中，瑪咖塊根內(nèi)的絕大多數(shù)水分會轉(zhuǎn)變成冰晶，但也會有少部分水分由于細胞內(nèi)溶質(zhì)濃度很高而以液體形態(tài)存在。在凍藏過程中，一方面瑪咖塊根內(nèi)的冰晶有一個融解—凍結(jié)平衡，若凍藏溫度較高，將會形成較大冰晶進而對瑪咖塊根造成傷害；另一方面瑪咖塊根內(nèi)冰晶會出現(xiàn)升華現(xiàn)象，形成一個水分梯度，從而造成水分的喪失；最后，瑪咖塊根內(nèi)部的冰晶凍藏時會發(fā)生再結(jié)晶，長大的冰晶會對瑪咖塊根細胞膜及細胞壁產(chǎn)生機械性的損傷，導致可溶性固形物和水溶性營養(yǎng)成分散失，使瑪咖塊根品質(zhì)下降［5］。總體上看，由圖1可知，不同凍藏溫度下瑪咖塊根的質(zhì)量損失率隨著凍藏時間的延長而逐漸增加，其中-20℃凍藏時質(zhì)量損失率上升最為緩慢，凍藏360 d后，質(zhì)量損失率僅為2.14%。細胞膜透性反映了瑪咖塊根凍藏期細胞膜結(jié)構(gòu)的完整狀況，可用細胞膜相對電導率大小來表示［17］。不同溫度凍藏的相對電導率變化規(guī)律見圖2。

圖1　凍藏溫度對瑪咖塊根質(zhì)量損失率的影響Fig.1　Effect of storage temperature on weight loss rate of maca tuber

由圖可知，瑪咖塊根細胞膜相對電導率總體趨勢是隨著凍藏時間的延長而呈上升趨勢，相對來說凍藏前期瑪咖塊根的細胞膜相對電導率上升得要快一些，后期趨于平穩(wěn)，-20℃凍藏時上升幅度較-5℃和-10℃緩慢很多。

圖2　凍藏溫度對瑪咖塊根細胞膜相對電導率的影響Fig.2　Effect of storage temperature on relative electrical conductivity of cell membrane of maca tuber

2.2凍藏溫度對瑪咖塊根可溶性蛋白質(zhì)及可溶性固形物含量的影響

瑪咖塊根蛋白質(zhì)含量較高，是其非常重要的營養(yǎng)物質(zhì)之一。瑪咖塊根可溶性蛋白質(zhì)含量在凍藏期的變化如圖3所示。可以看出，不同溫度下其含量總體呈下降趨勢，其中-5℃凍藏時下降較為明顯，凍藏360 d后可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)下降至83.1 mg/g。不同凍藏溫度下蛋白質(zhì)含量變化差異顯著（P＜0.05）。

圖3　凍藏溫度對瑪咖塊根可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.3　Effect of storage temperature on soluble protein content of maca tuber

可溶性固形物是瑪咖塊根重要的營養(yǎng)物質(zhì)?，斂K根不同溫度下凍藏的可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)變化見圖4?？芍?，凍藏前2個月，瑪咖塊根的可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)有一個小幅上升的過程，可能是由于瑪咖塊根內(nèi)部細胞膜的破壞導致了可溶性固形物的溶出，或是凍藏前期淀粉等大分子有機物分解所致；后期瑪咖塊根在不同凍藏溫度下可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)持續(xù)下降，-5℃凍藏12個月時下降到13.1%，而且有進一步下降的趨勢。

圖4　凍藏溫度對瑪咖塊根可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.4　Effect of storage temperature on total soluble solids of maca tuber

2.3凍藏溫度對總酚含量、褐變值及表面顏色飽和度值的影響

多酚類物質(zhì)是瑪咖塊根重要的次生代謝物質(zhì)，是瑪咖塊根具有抗氧化性的主要活性成分之一，其含量一定程度上能反映出瑪咖塊根的抗氧化能力的強弱［3］。同時酚類物質(zhì)中的微量黃酮具有多重保健功效，對人體健康非常有益。瑪咖塊根總酚含量在凍藏期的變化如圖5所示?？芍诓煌瑑霾販囟认?，瑪咖塊根總酚含量前期均有一定程度的上升，后期持續(xù)下降，這與冷藏條件下的情況類似，前期的上升是瑪咖塊根組織衰老而促進苯丙氨酸合成酚類物質(zhì)，后期酚類物質(zhì)分解速度大于合成速度從而隨著凍藏期延長不斷下降，-20℃凍藏第6個月上升至1.18 U，而凍藏第12個月下降至1.11 U，不同凍藏溫度下變化差異不顯著（P＞0.05）。

圖5　凍藏溫度對瑪咖塊根總酚含量的影響Fig.5　Effect of storage temperature on total phenols of maca tuber

果蔬褐變引起的原因可分為酶促褐變和非酶褐變兩類。褐變是瑪咖塊根凍藏過程中外觀品質(zhì)降低的重要因素之一，在凍藏過程中，由于凍結(jié)引起瑪咖塊根細胞內(nèi)微環(huán)境的改變使得過氧化物酶、多酚氧化酶從細胞內(nèi)部游離出來，從而導致了酶促褐變的發(fā)生［18］。隨著凍藏期的延長，這兩種酶會逐漸失去活性，一些引起非酶褐變的因數(shù)逐漸顯現(xiàn)，使得凍藏中的瑪咖塊根進一步褐變?，斂K根不同溫度下凍藏褐變值變化規(guī)律見圖6?？梢钥闯?，瑪咖塊根褐變值總體呈上升趨勢，-20℃凍藏時褐變值上升最為緩慢，這是因為在低溫條件下，瑪咖塊根細胞內(nèi)酶的活性，以及非酶褐變反應速率均受到了抑制。經(jīng)過統(tǒng)計分析，不同凍藏溫度下瑪咖塊根褐變值的變化差異極其顯著（P＜0.01）。

圖6　凍藏溫度對瑪咖塊根褐變值的影響Fig.6　Effect of storage temperature on total phenols of maca tuber

瑪咖塊根不同溫度下凍藏表面顏色飽和度值變化規(guī)律見圖7，可以看出，瑪咖塊根表面顏色飽和度值隨著凍藏時間的延長而逐漸升高，但與冷藏相比，其值上升相對緩慢，-20℃凍藏12個月才由0.171上升到0.209，上升值僅為0.038，幅度較小，說明瑪咖塊根凍藏時外觀褐變程度相比冷藏時不易被察覺，不同凍藏溫度下瑪咖塊根褐變值變化差異顯著（P＜0.05）。

2.4凍藏溫度對瑪咖塊根黑芥子酶活性及芥子油苷含量的影響

瑪咖塊根中的芥子油苷及多種次生代謝物質(zhì)被認為是瑪咖保健功效的主要活性物質(zhì)，應盡可能在凍藏過程中保留?？疾觳煌瑑霾販囟认潞诮孀用富钚缘淖兓?guī)律，有助于研究凍藏條件對芥子油苷含量的影響。不同凍藏溫度下瑪咖塊根黑芥子酶活性的影響見圖8。隨著凍藏期的延長，瑪咖黑芥子酶活性總體呈下降趨勢，但-20℃凍藏12個月后其活性依然保留了75.2%，說明瑪咖黑芥子酶抗逆境脅迫能力較強，不容易失去活性，這也提示在瑪咖塊根加工之前首先要對瑪咖黑芥子酶進行鈍化處理，以盡可能保留瑪咖塊根中的芥子油苷含量。

圖8　凍藏溫度對瑪咖塊根黑芥子酶活性的影響Fig.8　Effect of storage temperature on the myrosinase activity of maca tuber

瑪咖塊根凍藏后復溫時芥子油苷會在黑芥子酶作用下水解［19］。另外，凍藏條件下可能誘導芥子油苷的生物合成，因此瑪咖塊根在凍藏過程同時存在芥子油苷形成和降解的過程［20］?，斂K根不同溫度下凍藏的芥子油苷含量變化見圖9。可知，瑪咖塊根芥子油苷前期有緩慢上升的趨勢，而后期逐漸下降，例如-10℃凍藏2個月，瑪咖塊根芥子油苷質(zhì)量分數(shù)由0.78%上升至近0.80%，到凍藏第12個月，瑪咖塊根芥子油苷質(zhì)量分數(shù)下降至0.69%。不同溫度凍藏變化差異顯著（P＜0.05）。

圖9　凍藏溫度對瑪咖塊根芥子油苷質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.9　Effect of storage temperature on glucosinolates content of maca tuber

2.5凍藏溫度對瑪咖塊根總生物堿含量的影響

生物堿被認為是瑪咖塊根重要的功效成分，具有抗氧化及抗癌等多種生理活性，因此研究凍藏條件對瑪咖塊根生物堿含量的影響具有重要意義?，斂K根不同溫度下凍藏的總生物堿含量變化見圖10?？芍斂飰A在不同溫度凍藏下總體呈下降趨勢，但不同凍藏溫度-5、-10、-20℃的生物堿質(zhì)量分數(shù)變化差異不顯著（P＞0.05）。在-5℃凍藏瑪咖塊根12個月生物堿質(zhì)量分數(shù)下降了21.6%，而在-20℃凍藏生物堿質(zhì)量分數(shù)下降約9.2%。因此，瑪咖在較低的溫度下凍藏可使功效成分生物堿得到較大程度的保留。

圖10　凍藏溫度對瑪咖塊根總生物堿質(zhì)量分數(shù)的影響Fig.10　Effect of storage temperature on total alkaloids of maca tuber

2.6凍藏溫度對瑪咖塊根質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

TPA是重要的食品質(zhì)地分析方法，硬度、回復性和咀嚼性可靈敏地反映瑪咖塊根質(zhì)地的變化［21-22］?，斂K根在凍藏解凍后的質(zhì)地品質(zhì)與采后新鮮塊根有明顯的差異。解凍后的瑪咖塊根，其硬度和咀嚼性都顯著下降，果實軟化；但是回復性提高，尤其是在-20℃凍藏組的塊根解凍后其回復性有了極大的提高。

硬度（hardness）是瑪咖塊根凍藏后品質(zhì)檢測的一個重要指標，它可以從側(cè)面反映瑪咖塊根的耐貯性能和貨價期。瑪咖塊根凍藏期間硬度的變化如圖11所示。可知，3個溫度條件下瑪咖塊根的硬度值均隨凍藏期的延長而呈現(xiàn)降低趨勢，-20℃凍藏時硬度值下降相對較為緩慢，凍藏第12個月，硬度值下降至63.5 N，而-5℃凍藏時下降至48.6 N。

圖11　凍藏溫度對瑪咖塊根硬度的影響Fig.11　Effect of storage temperature on hardness of maca tuber

咀嚼度（chewiness）綜合反映了樣品對咀嚼的持續(xù)抵抗性，是一項質(zhì)地綜合評價參數(shù)。不同凍藏溫度對瑪咖塊根咀嚼度的影響如圖12所示?？芍?5、-10℃以及-20℃凍藏條件下，瑪咖塊根的咀嚼度均有不同程度的下降，但-20℃凍藏時其咀嚼度始終高于-5℃以及-10℃凍藏的瑪咖塊根，說明低溫凍藏有利于瑪咖塊根品質(zhì)的保持，不同溫度凍藏條件下瑪咖塊根的咀嚼度變化差異極其顯著（P＜0.01）。

圖12　凍藏溫度對瑪咖塊根咀嚼度的影響Fig.12　Effect of storage temperature on chewiness of maca tuber

回復性（resilience）反映的是瑪咖塊根組織在凍藏條件和受壓狀態(tài)條件下迅速恢復形變的能力。凍藏溫度對瑪咖塊根回復性的影響如圖13所示。

圖13　凍藏溫度對瑪咖塊根回復性的影響Fig.13　Effect of storage temperature on resilience of maca tuber

可知，瑪咖塊根在凍藏條件下回復性均呈下降趨勢，但凍藏溫度越低，下降越緩慢。例如，瑪咖塊根在-20℃凍藏12個月，回復性下降了約22%，說明低溫凍藏同樣有利于保持瑪咖塊根的回復性，使瑪咖塊根保持良好的感官品質(zhì)。

3　結(jié)語

凍藏溫度是影響瑪咖塊根采后品質(zhì)的主要因素之一，適宜的低溫能夠延緩其衰老，有利于貯藏期限的延長和保持瑪咖獨特的風味品質(zhì)。但凍藏沒有阻止瑪咖塊根的褐變，利用色差計檢測的結(jié)果表明，不同凍藏溫度下瑪咖塊根表面顏色飽和度值一直在上升，但是較冷藏時緩慢了許多，且凍藏溫度越低，上升速率越緩慢?，斂K根凍藏過程中品質(zhì)下降較慢，但保鮮期短?，斂K根的品質(zhì)下降主要表現(xiàn)在汁液損失率上升、組織軟化，可溶性蛋白質(zhì)、可溶性固形物、芥子油苷及生物堿含量的下降，總酚以及褐變值上升。

本實驗中，-20℃是較適宜的凍藏溫度，瑪咖塊根在此溫度下凍藏流通可獲得良好的品質(zhì)。同時從實驗結(jié)果可知，瑪咖塊根采后短期凍藏，有利于部分營養(yǎng)物質(zhì)的提高。在-5、-10℃以及-20℃貯藏瑪咖塊根12個月，樣品外觀品質(zhì)仍較新鮮，說明這3個溫度下凍藏均能使瑪咖塊根的保鮮期達1年以上。TPA試驗表明，瑪咖塊根質(zhì)構(gòu)特性在較低溫度凍藏條件下能得到更好的維持。

課題組前期的研究表明，瑪咖塊根可在家用冰箱冷凍室及控溫精確的商用低溫冷庫長期冷凍保存；但若低溫冷庫溫度波動較大，則會引起凍藏的瑪咖塊根反復凍融，使其細胞結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，汁液流出，導致瑪咖塊根營養(yǎng)及功能成分流失，凍藏失效。

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Effect of Frozen Storage Temperature on Quality of Postharvest Maca Tuber

TU Xinghao1，2，ZHENG Hua1，ZHANG Hong*1，XU Juan1，ZHANG Wenwen1
（1.Research Institute of Resources Insects，Chinese Academy of Forestry，Kunming 650224，China；2.South Subtropical Crops Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Zhanjiang 524091，China）

This work was to evaluate the effect of storage temperature on the functional and nutritional quality of postharvest maca tuber.Results showed that the lower of the storage temperature，the slower of the quality drop with the loss of nutritional and functional components in maca tuber frozen at-5℃being significantly higher than that at-10℃and-20℃.Moreover，the lower storage temperature was favorable to the texture including hardness，chewiness and resilience. With the frozen temperature of-20℃in the household refrigerator，the maca tuber could maintain a good quality for 12 months.

maca，frozen，quality，glucosinolates

TS 255.3

A

1673—1689（2015）09—0965—07

2014-09-19

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項（201004028）。

涂行浩（1986—），男，湖北荊州人，工學碩士，助理研究員，主要從事天然資源化學與利用研究。E-mail：tuxinghao@126.com

張弘（1963—），男，湖北武漢人，工學博士，研究員，主要從事林業(yè)生物資源化學與工程的研究。E-mail：kmzhhong@163.com